Розкриття шахтного поля для видобутку вугілля

Насосна камера розташовується поблизу клітьового ствола і, як правило, завжди блокується з камерою центральної електропідстанції. Таке блокування приймається по тим міркуванням, що основними споживачами електроенергії в шахті є двигуни насосів і це забезпечує мінімальні лінійні втрати енергії.

Камера центральної електропідстанції служить для розміщення електроустаткування і апаратури для електропостачання підземних машин. Споруджується вона на продовженні насосної камери та відгороджується від неї протипожежними дверима. У камері є трансформаторне відділення, що ізолюється від іншої частини також протипожежними дверима. Кінець камери електропідстанції з'єднується з приствольним двором горизонтальним хідником, в якому встановлюються решітчасті та герметичні двері.

Комплекс камер і виробок скіпового ствола призначається для прийому вугілля та породи в вагонетках, їх розвантаження, акумулювання вантажів і завантаження скіпів. Він включає в себе: вантажні і порожнякові виробки, розвантажувальні ями (або камери перекидачів при застосуванні вагонеток з глухим кузовом), камери завантажувального устаткування та зумпфових насосів, хідник для чистки зумпфу.

Комплекс виробок депо акумуляторних електровозів являє собою зблоковані камери зарядної, перетворювальної підстанції та ремонтної майстерні. У зарядній камері здійснюється зарядка та зміна акумуляторних батарей. У камері перетворювальної підстанції розташовуються випрямлячі.В депо також розташовується підземна майстерня для огляду, змащування та поточного ремонту електровозів.

Камера електровозного депо звичайно розташовується паралельно транспортній виробці скіпового ствола і з'єднується з ній заїздами. При загальній кількості електровозів до трьох може бути один заїзд і один хідник; при кількості електровозів від трьох до десяти -- два заїзди і при більшій кількості повинно бути не менше трьох заїздів (два заїзди в зарядну камеру і один у ремонтну майстерню).

Склад вибухових матеріалів (ВМ) з'єднується з виробкою приствольного двору за допомогою двох хідників, один з яких є вентиляційним. Склад розташовується таким чином, щоб відстань від нього до стволів шахти, а також до вентиляційних дверей, руйнування яких може лишити нормального провітрювання всієї шахти, було б не менше за 100 м для складу камерного типу і 60 м для осередкового типу, а від складу до виробок, що служать для постійного проходу людей відповідно не менше за 25 і 20м.

Камера диспетчера розташовується на головній транспортній виробці приствольного двору з найбільш інтенсивним рухом електровозів. У камері встановлюються телефони і прилади для управління транспортом і іншими виробничими процесами в шахті.

7. Поверхня шахти

Поверхня шахти -- це комплекс будинків, споруд та обладнань, розташованих поблизу шахтних стволів, що утворюють промислову площадку шахти. Їх призначення -- видача вугілля з шахти на поверхню, його переробка і відправлення споживачу; прийом і складування породи; спуск і підйом людей, матеріалів і устаткування; подача у шахту повітря для провітрювання гірничих виробок; забезпечення гірничих робіт електро- або пневмоенергієй; виробничо-побутове обслуговування працівників; очистка шахтних вод, а також виконання інших виробничих процесів, що забезпечують безперебійну роботу гірничого підприємства.

До складу поверхневого комплексу входять: технологічні вузли і лінії по прийому, обробці і навантаженню вугілля, а також по прийому і навантаженню породи; стаціонарні установки (вентиляторні, компресорні, котельні та ін.); комплекс обміну і відкатки вагонеток у надшахтних будинках; служби ремонту устаткування; споруди складського господарства; будинки адміністративно-допоміжного призначення та ін.

В основу типового проекту поверхні шахт покладено принцип технологічного блокування будинків і споруд з використанням типових секцій різного технологічного призначення, що дозволяють практично для будь-яких умов прив'язки, порівняно легко скомпонувати проект шахтної поверхні.

Майже всі будинки основного і допоміжного призначення зведені у три великих блока: головного ствола, допоміжного ствола і адміністративно-побутового комбінату.

Блок головного (скіпового) ствола включає: копер скіпового підйому; споруди і приміщення технологічного комплексу для приймання з шахти вугілля, що видається, переробки його, транспортування до місця навантаження і відправлення споживачам; споруди для приймання породи, що видається з шахти; приміщення підйомних установок та котельну.

Блок допоміжного ствола включає: копер клітьового підйому для спуску і підйому людей, матеріалів та устаткування; комплекс з обміну вагонеток; приміщення ремонтних майстерень; матеріальні склади; калориферну та компресорну, якщо на шахті використовується енергія стислого повітря; склади протипожежних і змащувальних матеріалів та ін.

Блок адміністративно-побутового комбінату (АБК) являє собою комплекс приміщень допоміжного призначення і складається з трьох основних частин: адміністративно-конторської частини з диспетчерською і АТС; виробничої частини з нарядною, залом зборів і навчальним пунктом; банної частини, яка вміщує душову, гардеробну, лампову, питну станцію, пральню. Блок АБК з'єднується з блоком допоміжного ствола переходом (галереєю або тунелем).

Деякі будинки і споруди допоміжного призначення із-за своєї специфіки і особливих вимог до них не можуть бути зблоковані. Це, передусім, будинок вентиляторної установи, що споруджується біля скіпового ствола і з'єднується з ним спеціальним підземним каналом. На окремих площадках розташовуються відкрита електропідстанція, резервуари для води, градирня оборотного водопостачання, естакади та ін.

У комплекс споруд скіпового ствола входять дві технологічні вітки: вугільна та породна.

Схема вугільної вітки визначається в основному маркою та якістю вугілля, що видобувається (здатний до коксування, антрацит, енергетичний), зольністю і місцем його збагачування. Збагачування може виконуватися:

- на індивідуальних збагачувальних фабриках, розташованих безпосередньо на поверхні шахти; на групових фабриках, що збагачують вугілля групи шахт і розташовуються звичайно на промплощадці однієї з них; на центральних збагачувальних фабриках, що споруджуються окремо від шахт.

До функцій комплексу допоміжного ствола входить виконання процесів і операцій щодо спуску в шахту і видачі з неї різноманітного устаткування і матеріалів, кріпильного лісу і металу, рейок, труб та ін.

Для прийому і обміну вагонеток, що видаються з шахти, спуску і видачі устаткування, спуску-підйому людей в надшахтному будинку у допоміжного ствола споруджуються приймальні площадки.

Компоновочні рішення поверхні гірничого підприємства визначаються його генеральним планом. На рис. 1 показаний генеральний план поверхні шахти.

Рисунок 1 - Генеральний план поверхні шахти

1 - адміністративно-побутовий комбінат; 2 - блок головного і допоміжного стволів; 3, 4 - стволи допоміжний і головний; 5 - збагачувальна фабрика; 6 - вугленавантажувальний пункт; 7 - аварійний вугільний склад; 8 - котельна; 9 - породонавантажувальний пункт; 10 - резервуар води; 11 - вентиляційний канал; 12 - будинок вентиляторів; 13 - електропідстанція;
14 - склад кріпильних матеріалів; 15 - козловий кран

Розробка генерального плану являє собою складну технічну задачу, бо при цьому необхідно враховувати безліч чинників і вимог, що подаються до планування і забудівлі промислової площадки шахти і до розміщення інженерних мереж. Визначальним чинником при компоновці шахтної поверхні є технологічний комплекс, тобто схема руху і обробки вугілля на поверхні. У свою чергу, розташування вузлів технологічного комплексу більш всього зумовлюється взаємним розташуванням стволів та підходом залізничної колії.

При розробці генерального плану виробничі будинки і споруди групуються у відповідні зони по принципу єдності виробничого процесу з урахуванням санітарних і протипожежних вимог, вигляду обслуговуючого транспорту і однорідності інженерного обслуговування. З точки зору функціональності на території промплощадки виділяють такі зони: соціальна, виробнича, підсобна та складська.

Соціальну зону утворюють допоміжні будинки і споруди загальношахтного призначення -- АПК, столова, медпункт, пожежне депо, стоянка транспорту та ін., що розташовуються з боку основних проходів і в'їздів на промислову площадку.

Виробнича зона включає об'єкти основного технологічного комплексу.

Підсобну зону складають будинки і споруди, обслуговуючі основне виробництво, -- група споруд енергетичного призначення (ТЭЦ, котельні, калориферні, вентиляторні, компресорні, електропідстанції та ін.), по можливості ближче до основних споживачів та джерел палива і води; ремонтно-механічні майстерні; блоки споруд водопроводу і каналізації (насосні станції, резервуари, відстійники, градирні) та ін.

Зона складського і транспортного господарства шахти включає вугільні склади, матеріальні склади (наприклад, кріпильних матеріалів), бункера, пункти навантаження вугілля і породи та ін. Ця зона розташовується вздовж під'їзних транспортних шляхів -- залізничних та автомобільних внутрішніх доріг.

Орієнтування будинків відносно сторін світу та напрямку пануючих вітрів повинна забезпечувати найкраще освітлення і провітрювання з урахуванням неприпустимості можливого задимлення від сусідніх споруд. Не можна розміщувати з навітряної сторони будинку установки з виробничими процесами, що виділяють в атмосферу газ, дим, пил, а також вибухо- та пожежонебезпечних об'єктів.

Склади вугілля, породонавантажувальні пункти та інші об'єкти з інтенсивним пилоутворенням повинні розташуватися на відстані не менше за 100 м від воздухозаборних споруд шахти з підвітряної сторони. Склади лісних матеріалів містяться на відстані не менше за 80 м від повітроподавальних стволів.

8. Шахтний транспорт

Завдання та структура транспорту

На підземний транспорт покладають такі завдання:

1) доставки корисної копалини від очисних вибоїв до головного ствола, а для похилих стволів - до поверхні;

2) доставку корисної копалини і породи від підготовчих вибоїв або місць ремонтних робіт, до ствола;

3) доставку матеріалів та обладнання від ствола чи з поверхні до очисних і підготовчих вибоїв та у зворотному напрямку;

4) доставку людей позмінно від ствола до робочих місць і в зворотному напрямку.

Увесь підземний транспорт ділять на дві групи: основний - для доставки корисної копалини, та допоміжний - для доставки людей і всіх інших вантажів. Сукупність засобів основного і допоміжного транспорту разом із мережею транспортних виробок визначають технологічну схему транспорту. Залежно від місця розташування транспортних засобів весь підземний транспорт поділяють на дві групи: дільничний та магістральний. Дільничний транспорт являє собою сукупність транспортних засобів у межах виймальної дільниці та панелі.

Магістральний транспорт - це сукупність транспортних засобів і пристроїв, розташованих у капітальних похилих виробках, приствольних дворах.

Локомотивний транспорт

Застосовується для перевезення як основних, так і допоміжних вантажів, тому і знайшов найбільш широке застосування на шахтах. Основні переваги цього виду транспорту перед конвеєрним - універсальність, низькі капітальні й експлуатаційні витрати. Недоліками локомотивного транспорту є низька надійність роботи, висока трудомісткість, більш низький рівень безпеки, обмеження кутом нахилу виробок до 0,005, а при застосуванні спеціальних заходів - до 0,05 (50 ‰).

Як тяговий орган при локомотивному транспорті найчастіше використовують електровози, рідше - дизелевози, а як посудини застосовують вагонетки з глухим кузовом типу УВГ, які розвантажують на кругових перекидах або вагонетки типу УВД з розвантаженням через дно над спеціальними ямами-бункерами в приствольних дворах. Місткість вагонеток від 1 до 10 м3.

В свою чергу електровози поділяють на контактні та акумуляторні. Електровози першого типу (НКР) використовують постійний струм і під час руху між струмоприймачем і дротом, а також між колесами і рейками утворюються іскри. Тому застосування їх дозволяється правилами безпеки (ПБ) на шахтах негазових і безпечних за пилом, а також на шахтах із невисоким газовиділенням на виробках, по яких поступає свіже, незагазоване повітря. Ці електровози відносять до групи з рудниковим нормальним виконанням (РН). Акумуляторні електровози і електровози на змінному струмі підвищеної частоти з безконтактним зніманням струму з лінії живлення (високочастотні електровози) відносять до групи рудникових підвищеної надійності (РП), їх застосовують на шахтах небезпечних за метаном та пилом (типу АРП-8, 2АМ8Д- 900); їх маса становить від 5 до 24 т.

Для шахт, небезпечних за метаном, на вентиляційних штреках ПБ дозволяють використовувати електровози в рудниковому вибухобезпечному виконанні (АРВ-4,5), а для шахт, небезпечних за раптовими викидами газу і вугілля - гіровози та повітровози.

Ширина колії приймається для сучасних шахт найчастіше 900 мм; колії шириною 600 мм застосовуються переважно на вентиляційних горизонтах, здебільшого старих шахт або у виробках, де розташовані конвеєрні лінії.

Конвеєрний транспорт

Це найбільш прогресивний вид транспорту, який надає можливість досягти великої продуктивності і надійності роботи, а висока ступінь автоматизації забезпечує низьку трудомісткість. Цей вид транспорту успішно застосовують для доставки корисної копалини і перш за все по похилих виробках. Недоліками конвеєрного транспорту є необхідність обладнання паралельної системи допоміжного транспорту, високі капітальні витрати, низька технологічна гнучкість.

Залежно від призначення конвеєри поділяють на вантажні і вантажо-людські; за місцем установлення розрізняють вибійні, штрекові, бремсбергові і похилові конвеєри; за тривалістю роботи конвеєри бувають стаціонарними, напівстаціонарними і пересувними.

За матеріалом тягового і несучого органу конвеєри поділяють на скребкові, стрічкові і пластинчасті.

Скребкові конвеєри складаються з металевого жолоба, зібраного з окремих секцій - риштаків, тягових ланцюгів з пластинами - скребками та приводу. Застосовують ці конвеєри для переміщення корисної копалини в очисних вибоях, просіках, печах, а також на виймальних штреках як перенавантажувачі на стрічковий конвеєр. Характерною рисою скребкових перенавантажувачів є здатність їх до оперативної зміни довжини.

Сучасний вибійний конвеєр виготовляється гнучким і може пересуватись окремими ділянками після проходу комбайна. Конвеєр має міцну конструкцію, здатну витримувати динамічні навантаження від розташованого на ньому комбайна, а в складі комплексу виконує роль опорної балки, до якої підтягуються секції кріплення. Продуктивність таких конвеєрів досить висока: від 260 (конвеєр СП-бЗ) до 600 т/годину і більше (СП 87-ПМ), а призначаються вони для очисних вибоїв з кутом нахилу в діапазоні від 0 до 25…35 градусів.

Продуктивність срічкових конвеєрів залежить від ширини й швидкості переміщення стрічки. Для дільничних виробок використовують конвеєри з шириною стрічки 80 і 100 см (1Л80, 1Л100). Для збільшення тягового зусилля, для збільшення довжини транспортування застосовують стрічку з вмонтованим тросом (1Л100, 2 ЛТ80). Продуктивність таких конвеєрів від 200 до 450 т/годину. Довжина конвеєрів на конвеєрних хідниках при погоризонтній підготовці і стовпових системах розробки перевищує 1000 м і може досягати 3000 м при транспортуванні у напрямку падіння пласта. Однак при наявності викривлень виробок, в першу чергу ярусних штреків, довжина конвеєрних ліній значно менша і в середньому становить 300 м. У стрічкових конвеєрів, на відміну від скребкових, гірська маса не пересувається по ложу конвеєра, а переміщується разом з верхнім вантажним полотном стрічки по роликах, тому і енергетичні витрати на переміщення вантажу на одиницю довжини в декілька разів нижчі, ніж у скребкових.

Для транспортування корисної копалини по капітальних і панельних похилих виробках застосовують конвеєри із шириною стрічки 100 і 120 см продуктивністю від 420 до 1200 т/годину (типу 1ЛУ 100, 2ЛУ 120, 2ЛБ 120 та інші). Для похилих стволів з кутами нахилу до 16…18 градусів і високій потужності шахт застосовують конвеєри із шириною стрічки 160 см і продуктивністю 2300 т/годину.

Оскільки застосування конвеєрних ліній вимагає прямолінійності виробок і значних матеріальних витрат, то при реконструкції шахт застосування конвеєрної доставки раціонально тільки при наявності значних вантажопотоків і спокійній гіпсометрії пласта. Вибір типу конвеєра для заданої схеми визначається його продуктивністю, яка залежить від кута установлення, напрямку та умов транспортування, властивостей вантажу.

Пластинчасті конвеєри. Основна перевага їх перед стрічковими - це можливість застосування для криволінійних виробок. Але суттєві недоліки цих конвеєрів (металомісткість та енергоємність, складність конструкції, невисока надійність) не дають можливості широко використовувати їх.

9. Вентиляція

Основним завданням шахтної вентиляції є забезпечення нормального складу й стану рудничної атмосфери.

Рудничне повітря - це суміш газів і пар, що заповнює гірські виробки. Фактори, що обумовлюють сталість сполуки атмосфери на земній поверхні, у гірських виробленнях відсутні. Тому атмосферне повітря, що надходить у гірські виробки, змінює свій хімічний склад. Зменшується абсолютна кількість кисню в повітрі. Повітря забруднюється газами, що утворяться при виробничих процесах, наприклад при вибухових роботах; продуктами розкладання органічних і неорганічних речовин; газами, що виділяються з корисної копалини й бокових порід.

Виходячи із цього, можна вважати, що рудничне повітря складається із

трьох складових частин: 1) атмосферного повітря; 2) мертвого повітря - суміші азоту й вуглекислого газу, що міститься в рудничному повітрі в надлишковому в порівнянні з атмосферним повітрям кількості, і 3) активних газів, які до складу атмосферного повітря не входять, а надходять у рудничну атмосферу в шахті (метан й ін.). Інтенсивність утворення мертвого повітря і його сполук для різних шахт різні. Зміст мертвого повітря в атмосфері нормально провітрюваних гірських виробок коливається від частки відсотка до 4%, а в ізольованих, непровітрюваних виробках - до 80-90% і більше.

Звичайний склад мертвого повітря наступний: 5-15% СО2та 95-85% N2, але він може бути й іншим, наприклад при виділенні з порід СО2 і N2. Однак для кожної певної шахти індекс величина постійна і її зміну можна вважати за показник порушення нормального газообміну в шахті.

Різні також для кожної шахти склад та інтенсивність надходження в рудничну атмосферу активних газів.

Рудничне повітря, що надходить до робочих місць у шахті (вхідний струмінь), поки він ще не забруднений різними домішками й мало відрізняється від складу атмосферного повітря, називають свіжим.

Рудничне повітря, що видаляє з робочих місць (вихідний струмінь) і яки звичайно більш забруднений в порівнянні з атмосферним повітрям, називають зіпсованим.

Та як хімічний склад рудничного повітря досить важливий з погляду забезпечення нормальних санітарно-гігієнічних і безпечних умов праці гірників, Правила безпеки встановлюють певні норми вмісту в рудничному повітрі різних газів і норми подачі атмосферного повітря в шахту.

Кількість повітря для всієї шахти визначають декількома способами і приймають найбільше значення.

Перший метод.

Визначення кількості повітря для всієї шахти:

м3/хв.,

де: q - норма повітря на одну тону добового видобування, для зверх категорійних шахт q=1,5

Ад - добова продуктивність шахтного поля, Ад = 6000 т/добу;

z - коефіцієнт запасу повітря, що враховує витоки повітря через вироблений простір, підземні, поверхневі споруди і пристрої а також нерівномірність газовиділення в шахті, z = 1,45ч1,5.

м3/хв..

Другий метод.

Підрахунок кількості повітря окремо для кожного пласта:

Кількість повітря для всієї шахти визначається:

м3/хв.,

де: Q1…Q4 - кількість повітря, яке необхідне для провітрювання гірничих виробок по окремим пластам і визначаються за формулою:

,

де: qi - відносна метанообільність виробок по i-тому пласту, м3/т;

n - допустимий вміст метану (n = 0,75)

Аi - добове видобування з i-го пласта, т/добу:

,

де: mi - потужність і-го пласта, м.

, т , т

, т , т

,м3/хв. , м3/хв.

, м3/хв. , м3/хв.

k - коефіцієнт, що враховує гірничо-технічні умови шахти:

,

де: k1 - коефіцієнт, що враховує витоки повітря за межами виїмкових ділянок

в залежності від порядку відпрацювання шахтного поля: порядок відпрацювання прямий, по пласту, k1 = 0,35;

k2 - коефіцієнт, що враховує провітрювання виробок, які необхідно підтримувати в належному стані, k2 - 0,15;

k3 - коефіцієнт, що враховує витоки і розподіл повітря в залежності від кількості горизонтів, які розробляються одночасно: при розробці одночасно двох горизонтів k3 = 0,1;

k4 - коефіцієнт, що враховує обособлене провітрювання виробки: k4 = 0,1 = const.;

k5 - коефіцієнт, що враховує кількість ділянок які провітрюють: k5 = 0,15;

k6 - коефіцієнт, що враховує схему вентиляції шахти: при центральній схемі k6 = 0,2.

;

м3/хв.

При порівнянні отриманих даних, та згідно Правил безпеки, приймаємо більше значення кількості повітря, необхідного для провітрювання шахти Q= 18335 м3/хв.

Література

1. Технологія підземної розробки пластових родовищ корисних копалин: Підручник для вузів. Частина I / Д.В.Дорохов , В.І.Сивохін, О.С.Подтикалов. Під загальною редакцією проф. Дорохова Д.В.. -- Донецьк: ДонНТУ, 2004. -- 227 с.: іл.

2. Технологія підземної розробки пластових родовищ корисних копалин: Підручник для ВНЗ. Частина II / Д.В.Дорохов , В.І.Сивохін, О.С.Подтикалов. Під заг. ред. Д.В.Дорохова . - Донецьк: ДонНТУ, 2004. - 265 с.: іл.

3. Мілевич В.М., Бакка М.т. Практикум з технології родовищ корисних копалин підземним способом.

Навчальний посібник. - Житомир: ЖДТУ, 2004. - 243 с.

4. Машины и оборудование для шахт и рудников: Справочник С.Х. Клорикян, В.В. Старичнев, М.А Сребный М. : Издательство государственного горного университета, 2002. - 471 с.

Размещено на Allbest.ru